NO311044B1

NO311044B1 - Drill construction for aluminum electrolysis cells for very high power

Info

Publication number: NO311044B1
Application number: NO19932837A
Authority: NO
Inventors: Bernard Langon; Christian Duval; Alain Vanacker
Original assignee: Pechiney Aluminium
Priority date: 1992-08-20
Filing date: 1993-08-10
Publication date: 2001-10-01
Also published as: AU4475593A; NO932837L; CA2101660A1; CA2101660C; EP0584024A1; IS4063A; FR2694945A1; US5378338A; FR2694945B1; BR9303422A; NO932837D0; IS1825B; AU663400B2; NZ248214A

Description

Foreliggende oppfinnelse angår bærekonstruksjonene for en celle for meget høy energi, for fremstilling av aluminium ved bruk av Hall-Heroult-prosessen for elektrolyse av aluminiumoksyd i smeltet kryolitt. Cellebærekonstruksjonen er ment å bære de forskjellige innretninger som er forbundet dertil som er vitale for drift av cellen og således nødvendigvis anordnet i dennes umiddelbare nærhet, mens den samtidig opptar det minst mulige rom og forårsaker minimal forstyrrelse. The present invention relates to the support structures for a cell for very high energy, for the production of aluminum using the Hall-Heroult process for the electrolysis of aluminum oxide in molten cryolite. The cell support structure is intended to support the various devices connected to it which are vital for the operation of the cell and thus necessarily arranged in its immediate vicinity, while at the same time occupying the smallest possible space and causing minimal disturbance.

Bærekonstruksjonen for en moderne elektrolysecelle består i dag av en eller flere horisontale bjelker av stål hvis ender er båret på ben og som bærer innretningene forbundet dertil omfattende anodestrøm-stiger og anoderamme-strukturen som dannes av aluminium-bJelker hvortil anodene er forbundet, kryolitt- og aluminiumoksyd matesystemene (aluminiumoksyd-reservoar, skorpebryter, distributør-doseringssystem), mekanismene for å kontrollere den oppad- og nedadrettede bevegelse av anodene og, i mange tilfeller, kanaler for samling av avløp, gass og støv som avgis fra tanken. The support structure for a modern electrolysis cell today consists of one or more horizontal steel beams whose ends are supported on legs and which carry the devices connected thereto comprising anode current ladders and the anode frame structure which is formed by aluminum beams to which the anodes are connected, cryolite and the alumina feed systems (alumina reservoir, crust breaker, distributor dosing system), the mechanisms to control the upward and downward movement of the anodes and, in many cases, channels for collecting effluent, gas and dust emitted from the tank.

Bena hviler på endene av metallhuset som utgjør elektrolysecellen i egentlig forstand. Dette arrangement har fordelen av å gi rom tilgjengelig ved de to langsider av cellene via hvilke anodebytteoperasjonene gjennomføres. The legs rest on the ends of the metal housing which constitutes the electrolytic cell in the true sense. This arrangement has the advantage of providing space available at the two long sides of the cells via which the anode exchange operations are carried out.

Dagens tendens er å sørge for konstant økning av enhets-energien i cellene som resulterer i en økning i lengden av huset, en lengde som kan gå ut over 15 meter for meget høyenergetiske tanker som arbeider ved over 300 kA. Today's tendency is to ensure a constant increase of the unit energy in the cells, which results in an increase in the length of the housing, a length that can exceed 15 meters for very high-energy tanks that work at over 300 kA.

I dette tilfellet er konstruksjonen av bærekonstruksjonen årsaken til et vanskelig problem da den må ha tilstrekkelig stivhet til: med sin egen vekt å bære anodene og alle innretningene forbundet med denne som angitt ovenfor, å bære den kraft som er nødvendig for å bryte skorpen som dannes på størknet elektrolytt og som motstår anodens In this case, the construction of the support structure is the cause of a difficult problem as it must have sufficient rigidity to: with its own weight support the anodes and all the devices connected with this as stated above, to bear the force necessary to break the crust which formed on solidified electrolyte and which resists the anode

vertikale bevegelse, og vertical movement, and

sikre at anode- katodeavstanden (ca. 40 mm) er konstant over hele cellens lengde da prosedyren for regulering av cellene krever ekstremt nøyaktig posisjonering av anodeplanet i forhold til det horisontale katodeplan som utgjøres av sjiktet av flytende aluminium. ensure that the anode-cathode distance (approx. 40 mm) is constant over the entire length of the cell as the procedure for regulating the cells requires extremely accurate positioning of the anode plane in relation to the horizontal cathode plane which is formed by the layer of liquid aluminium.

For å oppnå dette blir tykkelsen og høyden av bjelkene og som en konsekvens derav også vekten, øket. Økningen i høyde innvirker i sin tur på bygningenes høyde og derved på omkostningene. Som et resultat ble denne utviklingslinje meget hurtig begrenset. To achieve this, the thickness and height of the beams and, as a consequence, also the weight, are increased. The increase in height in turn affects the height of the buildings and thereby the costs. As a result, this line of development was very quickly restricted.

For høyenergiceller som ikke desto mindre arbeider under 300 KPa, finnes en løsning ved anordning av støttepunkter eller mellomliggende bukker mellom bena ved endene som bærer de horisontale bjelker, slik det for eksempel er eksemplifisert i EP-A-0.210.111 (US 4.720.333), for å danne en konstruksjon med flere bærere eller en flerunderstøttet struktur. For high energy cells which nevertheless work below 300 KPa, a solution is found by the arrangement of support points or intermediate arches between the legs at the ends which carry the horizontal beams, as exemplified for example in EP-A-0,210,111 (US 4,720,333 ), to form a structure with multiple supports or a multi-supported structure.

For celler for meget høy energi som arbeider ved over 300 kA kan denne løsning ikke lett anvendes på grunn av umuligheten av å gjennomføre visse manøvre, særlig under utbytting av anodene, og risikoen for uhell forårsaket av de mange hindringer langs cellens langside. For very high energy cells operating at over 300 kA, this solution cannot be easily applied due to the impossibility of carrying out certain manoeuvres, especially during the replacement of the anodes, and the risk of accidents caused by the many obstacles along the long side of the cell.

Samtidig med økningen av antallet anoder men særlig med økningen av deres størrelse og derfor deres enhetsvekt, ofte ut over 2 tonn, oppstår således nye vanskeligheter for å oppnå gode utbytter fra cellene, noe som særlig trekker inn spørsmålet om flerunderstøttede konstruksjoner med ben ved endene og mellomstående bukker som beskrevet ovenfor. Denne konstruksjon har vist seg selv å være uforenelig med visse integrerte innretninger og gjør for eksempel elektriske og mekaniske forbindelsessystemer, eller konnektorer, for anodestavene på anoderammestrukture, utilgjengelige. Simultaneously with the increase in the number of anodes, but especially with the increase in their size and therefore their unit weight, often exceeding 2 tonnes, new difficulties arise in order to achieve good yields from the cells, which particularly draws in the issue of multi-supported constructions with legs at the ends and intermediate bucks as described above. This construction has proven itself to be incompatible with certain integrated devices and makes, for example, electrical and mechanical connection systems, or connectors, for the anode rods on the anode frame structure, unavailable.

Derfor er konnektorene som vanligvis benyttes på middels- og høyenergielektrolysetanker (1 < 300 kA) av typen "rett inngang" ("straight entry") som beskrevet i US 3.627.670 (FR-A-2.039.543) der posisjoneringen før fastklemming av anodestaven på anoderammestrukturen gjennomføres ved bevegelse av denne stav, holdt i en vertikal posisjon, mot sin lokasjon i konnektoren langs et plan loddrett på planet til anoderammestrukturen. Med en økning i størrelse av anodene blir denne manøver for å bringe konnektorene nærmere bærerpunktene, det vil si bena ved endene og de mellomstående bukker, umulig da disse bærerpunkter befinner seg på anodenes bevegelsesvei. Therefore, the connectors usually used on medium and high energy electrolysis tanks (1 < 300 kA) are of the "straight entry" type as described in US 3,627,670 (FR-A-2,039,543) where the positioning before clamping of the anode rod on the anode frame structure is accomplished by moving this rod, held in a vertical position, towards its location in the connector along a plane perpendicular to the plane of the anode frame structure. With an increase in the size of the anodes, this maneuver to bring the connectors closer to the bearing points, that is the legs at the ends and the intermediate arches, becomes impossible as these bearing points are in the path of the anodes' movement.

I tillegg til dette omfatter disse rettinngangskonnektorer en fiksert del som fast er forbundet med anoderammestrukturen som sikrer sentrering av anodestaven, og en fJernbar del som sikrer fastklemming og blokkering av staven mot anoderamme-strukturen når den først er i posisjon. Med henblikk på å holde anodene hvis vekt er i overkant av 2 tonn, må kvali-teten for kontakten og fastklemming av anodestaven mot anoderammestrukturen, være av utmerket kvalitet for å begrense differansene i potensialet på grenseflaten stav/- ramme, og også for å unngå enhver glidning av anode og derved enhver forstyrrelse på grunn av noen lokalvariasjon i anode/katodeavstanden. For å oppnå dette må fastklemmings-trykket og derfor størrelsen av konnektorene, og særlig den fjernbare del, økes betydelig. Under utbytting av anodene må opphengingsinnretninger tilveiebringes for temporært å holde disse fjernbare deler hvis vekt kan gå opp i 30 eller 40 kg, noe som øker risikoen for tap og obstruksjoner i arbeids-området . In addition to this, these direct entry connectors comprise a fixed part which is firmly connected to the anode frame structure which ensures centering of the anode rod, and a removable part which ensures clamping and blocking of the rod against the anode frame structure when it is first in position. In order to hold the anodes whose weight is in excess of 2 tons, the quality of the contact and clamping of the anode rod to the anode frame structure must be of excellent quality to limit the differences in potential at the rod/frame interface, and also to avoid any slippage of the anode and thereby any disturbance due to any local variation in the anode/cathode distance. To achieve this, the clamping pressure and therefore the size of the connectors, and especially the removable part, must be increased significantly. During replacement of the anodes, suspension devices must be provided to temporarily hold these removable parts whose weight can reach 30 or 40 kg, which increases the risk of losses and obstructions in the work area.

Med henblikk på disse mangler er det nu utviklet en ny konstruksjon i kombinasjon med en annen type anodekonnektor for høyenergielektrolyseceller for å: opprettholde tilstrekkelig stivhet i de horisontale bjelker på tross av økningen av vekten av anodene og av visse innretninger forbundet dertil , og å oppnå dette uten å øke vekten av konstruksjonen som ellers ville nødvendig-gjøre å øke bygningens høyde, og In view of these shortcomings, a new construction has now been developed in combination with a different type of anode connector for high-energy electrolysis cells in order to: maintain sufficient rigidity in the horizontal beams despite the increase in the weight of the anodes and of certain devices connected thereto, and to achieve this without increasing the weight of the structure which would otherwise necessitate increasing the height of the building, and

å effektuere anodebyttet uten de vanskeligheter som oppstår på den ene side på grunn av obstruksjon og tapsrisiko forårsaket av fjernbare deler av konnektorene, og på den annen side ved utilstrekkeligheten av den flerbårede konstruksjon med typen anodestavforbindelse og å oppnå dette uten å forlenge konstruksjonen eller å øke senteravstanden mellom cellene, således uten modifisering av størrelsen på bygningenes grunn-nivå. to effect the anode exchange without the difficulties arising on the one hand due to obstruction and risk of loss caused by removable parts of the connectors, and on the other hand by the inadequacy of the multi-supported construction with the type of anode rod connection and to achieve this without extending the construction or increasing the center distance between the cells, thus without modifying the size of the building's ground level.

Under prøver ble det klart at bruken av mellomstående bukker fortrinnsvis kunne sammenlignes med bruken av ben ved endene og at 3 eller eventuelt 4 bukker, jevnt anordnet mellom endene av hver sentrale bjelke var tilstrekkelig, i fravær av ben ved endene, til å bibeholde tilstrekkelig stivhet for konstruksjonen når først bøyebelastningene og derved deformasjonsbelastningene forble akseptable for hver understøttelse. During tests it became clear that the use of intermediate trestles could preferably be compared with the use of legs at the ends and that 3 or possibly 4 trestles, evenly arranged between the ends of each central beam were sufficient, in the absence of legs at the ends, to maintain sufficient stiffness for the structure once the bending loads and thereby the deformation loads remained acceptable for each support.

I lys av begrensningen av antall understøttelser og således av hindringene langs sidene av cellen ble tilgjengeligheten for konnektorene til de store anoder betydelig forbedret men det var foretrukket å gå løs på problemet med å bringe anodeskaftstaven mot konnektoren på nivået for de mellomstående bukker. In light of the limitation of the number of supports and thus of the obstacles along the sides of the cell, the accessibility of the connectors to the large anodes was significantly improved, but it was preferred to tackle the problem of bringing the anode shaft rod towards the connector at the level of the intermediate trestles.

Dette ble løst ved å tilpasse en ny forbindelsesmetode ved lateralt engasjement av anodestavene i deres respektive konnektor langs et plan parallelt med anoderammekonstruksjonen idet hver konnektor i tillegg forble fullstendig festet til anoderammekonstruksjonen, noe som eliminerte enhver risiko for å miste klemdeler som forble festet på plass. This was solved by adapting a new connection method by laterally engaging the anode rods in their respective connector along a plane parallel to the anode frame structure, in addition each connector remained fully attached to the anode frame structure, eliminating any risk of losing clamps that remained fixed in place.

Foreliggende oppfinnelse angår således en bærekonstruksjon for elektrolyseceller for meget høy energi, for fremstilling av aluminium ved bruk av Hall-Héroult-prosessen, der cellen er dannet av et metallhus som er varmeisolert og har langstrakt, parallellepipedisk form, idet bærekonstruksjonen omfatter minst en stiv bjelke anordnet i husets lengderetning, hvilende på bærere, og i sin tur bærer av anoderamme-strukturen hvortil det på den ene side er forbundet strømsti-geren fra den foregående celle i serien og på den annen side anodestaver, og denne bærerkonstruksjon karakteri-seres ved at hver stive bjelke hviler kun på bærere anordnet mellom endene, kalt mellomstående bukker, og at hver anoderammestruktur som er forbundet med hver stive bjelke omfatter midler for elektrisk og mekanisk forbindelse eller konnektorer til anoden, fullstendig festet til anoderamme-strukturen for å sikre kontakt og fastspenning av hver anodestav efter latealt engasjement og posisjonering av hver stav i den tilsvarende konnektor. The present invention thus relates to a support structure for electrolysis cells for very high energy, for the production of aluminum using the Hall-Héroult process, where the cell is formed by a metal housing that is thermally insulated and has an elongated, parallelepipedal shape, the support structure comprising at least one rigid beam arranged in the longitudinal direction of the house, resting on supports, and in turn supporting the anode frame structure to which the current riser from the previous cell in the series is connected on the one hand and anode rods on the other, and this support structure is characterized by each rigid beam rests only on supports arranged between the ends, called intermediate trestles, and that each anode frame structure connected to each rigid beam includes means for electrical and mechanical connection or connectors to the anode, fully attached to the anode frame structure to ensure contact and clamping of each anode rod after lateral engagement and positioning of each rod in the t matching connector.

Figur 1 viser et tverrsnitt av konstruksjonen av en elektro-lysetank og figur 2 viser et eksempel på en bærekonstruksjon for en høyenergicelle av kjent type. Figurene 3 og 4 viser de vanligste varianter av tankbærekonstruksjoner ifølge oppfinnelsen mens figurene 5, 6a og 6b viser en type anodekonnektor med lateralt engasjement som, i kombinasjon med den nye bærekonstruksjon, utgjør oppfinnelsen. For å vise de samme proporsjoner (bredde/lengde av huset) er en del av lengden av bærekonstruksjonene skåret bort i figurene 2, 3 og 4. Figure 1 shows a cross-section of the construction of an electrolysis tank and Figure 2 shows an example of a support structure for a high-energy cell of a known type. Figures 3 and 4 show the most common variants of tank support structures according to the invention, while figures 5, 6a and 6b show a type of anode connector with lateral engagement which, in combination with the new support structure, constitutes the invention. To show the same proportions (width/length of the house), part of the length of the support structures is cut away in figures 2, 3 and 4.

I figur 1 er de vesentlige komponenter av elektrolysecellen fremhevet, nemlig metallhuset 1, den indre foring 2, katoden 3 og katodebjelken 4, et sjikt av flytende Al 5, badet av smeltet kryolitt 6, dekket av en fast skorpe 7, anodene 8, båret av staver 9 og festet til anoderammekonstruksjonen 10 ved hjelp av konnektorer 14, såvel som bærerkonstruksjonene som dannes av to stive bjelker 11 som særlig bærer anoderammestrukturen 10, alle anodene 8, aluminiumoksyd for-delings-doseringsinnretningen 12, den lokale lagringssilo 13 som ofte befinner seg mellom to bjelker 11, på samme måte som avløpssamlekanaler som ikke er vist. In Figure 1, the essential components of the electrolysis cell are highlighted, namely the metal housing 1, the inner lining 2, the cathode 3 and the cathode beam 4, a layer of liquid Al 5, the bath of molten cryolite 6, covered by a solid crust 7, the anodes 8, supported of rods 9 and attached to the anode frame structure 10 by means of connectors 14, as well as the support structures formed by two rigid beams 11 which in particular support the anode frame structure 10, all the anodes 8, the alumina distribution-dosing device 12, the local storage silo 13 which is often located between two beams 11, in the same way as drainage collecting channels which are not shown.

Figur 2 viser en bærekonstruksjon for en celle av kjent type og viser et skjematisk diagram av konturen av den øvre kant 15 av huset 1 såvel som de stive bjelker 11 som danner bærekonstruksjonen, hvis ender hviler på ben 32, anordnet ved hver kortende av tanken mens deres senter er båret på en sentral bukk 17 som selv har 2 eller 4 ben 18 som hviler på den øvre kant 15 av huset i den sentrale del av dette. Figure 2 shows a support structure for a cell of a known type and shows a schematic diagram of the contour of the upper edge 15 of the housing 1 as well as the rigid beams 11 which form the support structure, the ends of which rest on legs 32, arranged at each short end of the tank while their center is supported on a central trestle 17 which itself has 2 or 4 legs 18 which rest on the upper edge 15 of the housing in the central part thereof.

Metoden for forbindelse av anodestavene ved hjelp av en konnektor 14 som klemmer staven 9 i anoden mot anoderamme-strukturen 10 efter føring mot og posisjonering av staven holdt i en vertikal posisjon i et plan loddrett på det til anoderammestrukturen som går gjennom konnektoren 14, skal også bemerkes. The method of connecting the anode rods by means of a connector 14 which clamps the rod 9 in the anode against the anode frame structure 10 after guiding towards and positioning the rod held in a vertical position in a plane perpendicular to that of the anode frame structure passing through the connector 14, shall also noted.

Figur 3 viser en utførelsesform av en bærekonstruksjon ifølge oppfinnelsen omfattende to stive bjelker 11 med iformet profil, anordnet på minst to mellomstående bukker 17 som hver omfatter en tverbærebjelke 19 som hviler på minst to ben 18. Tverrbærebjelken som er vist i form av en rørprofil med kvaderatisk tverrsnitt kan også være tildannet av en hvilken som helst fast profil, for eksempel som en I, T eller U. I det foreliggende tilfellet hviler bena 18 til de to mellomstående bukker på den øvre kant 15 av huset hvorfra de elektriske er isolert. Dette bærersystem må ta i betraktning ekspansjonen av det metalliske hus i drift, særlig i tverr-retningen, og utgjør således ikke et virkelig fast bærepunkt. Det er derfor nødvendig å gi en bevegelsesfrihet for en slik bærer i husets ekspansjonsretning, det vil si i den generelle retning av strømmen som går gjennom den såkalte "potline" som er anordnet på tvers i forhold til linjens akse. For å bevirke slik beskyttelse er det derfor nødvendig å tilveiebringe midler som tillater en relativ bevegelse av bæreren i forhold til huset på høyde med kanten 15, for eksempel bærere som glir eller ruller 32 lik skøyter eller valser. Det er likeledes mulig å oppnå denne beskyttelse med et leddet system, vist i figur 4, som for hver bukk 17 på en side omfatter et ben 18A som omfatter et leddet på kanten 15 rundt en fast akse parallell med hovedaksen A-A' i tanken, og på den annen side et bevegelig ben dannet av en svingarm eller lignende 18B som er dreibar ved en av sine ender på kanten 15 rundt en fast akse som også er parallell med tankens hovedakse og ved sin andre ende rundt en mobil akse som er felles med den til enden av tverrbærebjelken 19 av bukken. Figure 3 shows an embodiment of a support structure according to the invention comprising two rigid beams 11 with an i-shaped profile, arranged on at least two intermediate trestles 17, each of which comprises a cross-support beam 19 which rests on at least two legs 18. The cross-support beam, which is shown in the form of a tubular profile with quadratic cross-section can also be formed by any fixed profile, for example as an I, T or U. In the present case, the legs 18 of the two intermediate frames rest on the upper edge 15 of the housing from which the electrical ones are isolated. This support system must take into account the expansion of the metallic housing in operation, particularly in the transverse direction, and thus does not constitute a truly fixed support point. It is therefore necessary to provide a freedom of movement for such a carrier in the house's expansion direction, that is to say in the general direction of the current passing through the so-called "potline" which is arranged transversely in relation to the axis of the line. In order to effect such protection, it is therefore necessary to provide means which allow a relative movement of the carrier in relation to the housing at the height of the edge 15, for example carriers which slide or roll 32 like skates or rollers. It is also possible to achieve this protection with an articulated system, shown in figure 4, which for each trestle 17 on one side comprises a leg 18A which comprises a joint on the edge 15 around a fixed axis parallel to the main axis A-A' in the tank, and on the other hand, a movable leg formed by a swing arm or the like 18B which is rotatable at one of its ends on the edge 15 around a fixed axis which is also parallel to the main axis of the tank and at its other end around a mobile axis which is common with it to the end of the cross support beam 19 of the trestle.

Støtte for bena 18 av bukken kan også gjennomføres på utsiden av huset på spesielle elementer, for eksempel et støttet legeme eller armerte betongsøyler. Dette arrangement overflødiggjør problemene med elektrisk isolasjon og tverrekspansjon av cellen men reduserer rommet mellom tankene. Support for the legs 18 of the trestle can also be carried out on the outside of the house on special elements, for example a supported body or reinforced concrete columns. This arrangement eliminates the problems of electrical insulation and transverse expansion of the cell but reduces the space between the tanks.

Hvis den konvensjonelle versjon av de langsgående stive bjelker 11 består av I-profiler er det mulig med fordel å erstatte hver I-profil med en mekanisk sveiset enhet av 2 kvadratiske, rektangulære eller sirkulære rørprofiler 11A, 11B, holdt parallelle ved elementer som tjener som bærerben 11C med fast eller rørprofil med kvadratisk, rektangulært eller sirkulært tverrsnitt. Denne konfigurasjon, vist i figur 4, sikrer en utmerket stivhet og gir fordelen av å la det være åpninger 27 mellom bærerbena lic for passasje av mekaniske og elektriske koblinger, særlig av ekvipotensielle tverrstykker 28 for å sikre rigorøs elektrisk og mekanisk balanse mellom anoderammestrukturen 10 oppstrøms og nedstrøms den samme celle. If the conventional version of the longitudinal rigid beams 11 consists of I-profiles, it is possible to advantageously replace each I-profile with a mechanically welded unit of 2 square, rectangular or circular pipe profiles 11A, 11B, held parallel by elements that serve as support leg 11C with fixed or tubular profile with square, rectangular or circular cross-section. This configuration, shown in Figure 4, ensures an excellent rigidity and offers the advantage of leaving openings 27 between the support legs 11c for the passage of mechanical and electrical connections, in particular of equipotential cross-pieces 28 to ensure rigorous electrical and mechanical balance between the anode frame structure 10 upstream and downstream the same cell.

Oppfinnelsen angår også konstruksjonen av en bærekonstruksjon med stive langsgående bjelker 11 som er ikke-kontinuerlige, det vil si som er dannet av minst to distingte deler, hver hvilende på minst to mellomstående bukker 17. Denne ikke viste konfigurasjon tillater en begrensning av bøyebelast-ningene som legges på meget lange stive bjelker 11 men forenkler fremfor alt konstruksjon, transport og installasjon av slike bjelker. Ved å benytte denne metode kan bærekonstruksjonene sågar dannes ved sammensetning av modul-elementer. The invention also relates to the construction of a support structure with rigid longitudinal beams 11 which are non-continuous, i.e. which are formed of at least two distinct parts, each resting on at least two intermediate stands 17. This configuration, not shown, allows a limitation of the bending loads which is placed on very long rigid beams 11 but above all simplifies the construction, transport and installation of such beams. By using this method, the supporting structures can even be formed by combining module elements.

Støtten for de langsgående kontinuerlige eller ikke-kontinuerlige deler 11, 11B på de mellomstående bukker 17 oppnå generelt ved å tillate absorbsjon av lette relative be-vegelser av bærerne for bjelkene på bukken. En enkel løsning er å tillate at bæreflatene av de langsgående bjelker 11 fritt hviler på de tverrgående bærebjelker 19 på de mellomstående bukker. The support for the longitudinal continuous or non-continuous parts 11, 11B of the intermediate trestles 17 is generally achieved by allowing the absorption of slight relative movements of the supports for the beams on the trestle. A simple solution is to allow the support surfaces of the longitudinal beams 11 to rest freely on the transverse support beams 19 on the intermediate trestles.

Det er, med henblikk på posisjoneringen av elektriske kretser i bærekonstruksjonen og spesielt av anoderammestrukturen 10, av fordel at de ovenfor nevnte posisjoneres over de mellomstående bukker som vist i figurene 3 og 4 heller enn å befinne seg i tverrbjelkene i de mellomstående bukker som vist i figur 2. Det skal påpekes at på samme måte som med de langsgående stive bjelker 11 kan anoderammestrukturer 10 som er meget lange, konstrueres i to deler for å fordele ekspansjonen på hver side av bærekonstruksjonens sentrum. En ekspansjonsskjøt, for eksempel en sløyfe av aluminiumstropper eller andre ekvivalente midler, er anordet mellom de to deler for å sikre elektrisk kontakt. It is, with a view to the positioning of electrical circuits in the support structure and especially of the anode frame structure 10, advantageous that the above-mentioned are positioned above the intermediate trestles as shown in figures 3 and 4 rather than being in the cross beams of the intermediate trestles as shown in figure 2. It should be pointed out that, in the same way as with the longitudinal rigid beams 11, anode frame structures 10 which are very long can be constructed in two parts to distribute the expansion on either side of the center of the support structure. An expansion joint, such as a loop of aluminum straps or other equivalent means, is arranged between the two parts to ensure electrical contact.

I tillegg er det å foretrekke å anordne strøminngangsdelen 29 fra oppstrømscellen til høyre for de mellomstående bukker 17, det vil si i det samme vertikale plan som bukkene idet de fleksible folier 30 som sikrer den elektriske forbindelse mellom inngangsdelen 29 og anoderammestrukturen 10 er forbundet til rammen i det tilgjengelige området for å frigjøre den maksimale mengde rom for å kunne endre anodene langs cellens langsider. In addition, it is preferable to arrange the current input part 29 from the upstream cell to the right of the intermediate trestles 17, that is to say in the same vertical plane as the trestles, as the flexible foils 30 which ensure the electrical connection between the input part 29 and the anode frame structure 10 are connected to the frame in the available area to free up the maximum amount of room to be able to change the anodes along the long sides of the cell.

Disse arrangementer av hovedelementene av bærekonstruksjonen er konstruert for å sikre effektiv service på høyenergi-tankene og det er nødvendig å fullføre dem ved modifisering av midlene for elektrisk og mekanisk forbindelse av stavene 9 i anodene til anoderammestrukturen 10 på grunn av uegnetheten for konnektorene for posisjoneringsoperasjoner og for å holde de stordimensjonerte anoder ved fastklemming. Den nye konnektor 14 som tillater posisjonering av stavene 9 av anodene ved lateralt engasjement i konnektorhuset som er tilveiebragt for dette formål og fullstendig festet til anoderammestrukturen, integrert i den nye bærerkonstruksjon, løser effektivt problemene med posisjonering og fastspenning av stavene i store anoder. These arrangements of the main elements of the support structure are designed to ensure efficient service of the high energy tanks and it is necessary to complete them by modifying the means of electrical and mechanical connection of the rods 9 in the anodes of the anode frame structure 10 due to the unsuitability of the connectors for positioning operations and to hold the oversized anodes when clamping. The new connector 14 which allows the positioning of the rods 9 of the anodes by lateral engagement in the connector housing provided for this purpose and completely fixed to the anode frame structure, integrated in the new carrier structure, effectively solves the problems of positioning and clamping of the rods in large anodes.

I henhold til figur 5 er denne konnektor 14 formet særlig av et metallchassis 16, festet til anoderammestrukturen 10 ved hjelp av en boltforbindelse eller enhver annen stiv feste-anordning 21. Chassiset er avgrenset av to parallelle plater 16A og 16B og disses avstands stykker 16C omfattende en lateral utsparing som sammen med anoderammestrukturen 10 danner huset 24 i hvilken anodestaven 9 er anordnet. Den sistnevnte, holdt i vertikal posisjon, beveges først langs et plan loddrett på anoderammestrukturen og i en avstand på minst Vi ganger bredden av anoden bort fra kanten av den nærmest mellomstående bukk, føres så langs et plan parallelt med anoderammestrukturen mot det laterale hus 24 av konnektoren der den senkes ned mot badet og posisjoneres ved det nivå som kreves av anodeplanet. Anodestaven spennes så fast til anoderammestrukturen ved bruk av en egnet fastspenningsinnretning som er festet til chassiset 16 slik at chassis/- fastspenningsenheten som danner konnektoren, fullstendig er festet til anoderammestrukturen. According to Figure 5, this connector 14 is formed in particular by a metal chassis 16, fixed to the anode frame structure 10 by means of a bolt connection or any other rigid fastening device 21. The chassis is delimited by two parallel plates 16A and 16B and their distance pieces 16C comprising a lateral recess which together with the anode frame structure 10 forms the housing 24 in which the anode rod 9 is arranged. The latter, held in a vertical position, is first moved along a plane perpendicular to the anode frame structure and, at a distance of at least Vi times the width of the anode away from the edge of the nearest intermediate trestle, is then moved along a plane parallel to the anode frame structure towards the lateral housing 24 of the connector where it is lowered towards the bath and positioned at the level required by the anode plane. The anode rod is then clamped to the anode frame structure using a suitable clamping device attached to the chassis 16 so that the chassis/clamping unit forming the connector is completely clamped to the anode frame structure.

En foretrukket fastspenningsinnretning 26 som vist i figurene 5, 6A og 6B, består særlig av to armer 22 som er leddet rundt en felles aksel 20, montert på avstandsstykket 16C i chassiset, hvis avstand reguleres ved de frie ender ved hjelp av to muttere 22A, 22B og en skrue med to deler med motsatt gjenging 23 ved dreining av skruehodet 25. Hvert armhode er ved den faste akse 20 utstyrt med et f astspenningsstykke eller et vinkelstykke 22C, 22D som vil ligge an med hele bredden av armen mot anodestaven når armene er skilt i henhold til den posisjon som er vist i figur 6A. A preferred clamping device 26, as shown in figures 5, 6A and 6B, consists in particular of two arms 22 which are articulated around a common shaft 20, mounted on the spacer 16C in the chassis, the distance of which is regulated at the free ends by means of two nuts 22A, 22B and a two-part screw with opposite threading 23 when turning the screw head 25. Each arm head is equipped at the fixed axis 20 with a fixed tension piece or an angle piece 22C, 22D which will rest with the entire width of the arm against the anode rod when the arms are sign according to the position shown in Figure 6A.

Ved å bringe armene sammen som vist i figur 6B forårsaker man på den annen side en løsgjøring av enkeltstykkene 22C, 22D og løsgjøring av anodestaven. Det skal her påpekes at da rotasjonsaksen 20 for armene er fiksert må avstanden for skruen med to deler med motsatt gjenging fra rotasjonsaksen under sammenføring av armene, ikke være motstått, og for å oppnå dette er det nødvendig ved de frie ender av armene å tilveiebringe munninger for en langstrakt form for gjennom-føring av skruen med de to deler med motsatt gjenging og av muttere som beveger seg i translasjon. Bringing the arms together as shown in Figure 6B, on the other hand, causes a detachment of the individual pieces 22C, 22D and detachment of the anode rod. It should be pointed out here that as the axis of rotation 20 for the arms is fixed, the distance for the screw with two parts with opposite threading from the axis of rotation during joining of the arms must not be resisted, and to achieve this it is necessary to provide mouths at the free ends of the arms for an elongated form for the passage of the screw with the two parts with opposite threading and of nuts that move in translation.

Fastspenningsmidler 26 som er forskjellige fra de som er beskrevet ovenfor utgjør en del av oppfinnelsen i den grad de helt er integrert i chassiset 16 og tillater en lateal innføring av anodestavene i konnektoren 14 som fullstendig er festet til anoderammestrukturen. Fastening means 26 which are different from those described above form part of the invention to the extent that they are fully integrated into the chassis 16 and allow a lateral insertion of the anode rods into the connector 14 which is fully attached to the anode frame structure.

Til slutt gjør oppfinnelsen det mulig å ta med i betraktning bøyingen av bjelkene på grunn av differensiell termisk ekspansjon. Den horisontale bærebjelken 19 på bukkene er underkastet temperaturvariasjoner som er en funksjon av aluminiumoksydbelegget på anodene. Den høyeste temperatur nåes under utbytting av en anode nær den angjeldende bjelke og denne utbytting medfører brekkasje av den størknede elektrolyttiske skorpe slik at elektrolytten med en temperatur på 930 til 960°C avgir varmestråling direkte mot bærekonstruksj onen. Finally, the invention makes it possible to take into account the bending of the beams due to differential thermal expansion. The horizontal support beam 19 on the trestles is subject to temperature variations which are a function of the aluminum oxide coating on the anodes. The highest temperature is reached during the replacement of an anode near the beam in question and this replacement results in fracturing of the solidified electrolytic crust so that the electrolyte with a temperature of 930 to 960°C emits heat radiation directly towards the support structure.

Den termiske gradient mellom den øvre og nedre del av bjelken forårsaker bøying av denne. Hvis denne bøying er inkompatibel med reguleringen av tanken er det nødvendig å redusere den termiske gradient. God ekspansjonskontroll gjør det mulig å forenkle støttepunktene for bukken på huset hvis ekspansjons-fenomenene er tilsvarende. The thermal gradient between the upper and lower part of the beam causes it to bend. If this bending is incompatible with the regulation of the tank it is necessary to reduce the thermal gradient. Good expansion control makes it possible to simplify the support points for the trestle on the house if the expansion phenomena are similar.

For dette formål kan en eller flere løsninger benyttes for å innvirke på de forskjellige faktorer som forårsaker bøying: a) Materialer. Bjelken kan fremstilles av nikkelstål hvis ekspansjon er halvparten av den til vanlig stål. b) Fjerning av varme ved luftsirkulasjon. Varme kan fjernes ved sirkulasjon av luft i og rundt bjelken. c) Fjerning av varme ved Caloduc. Lukkede rør inneholdende et fluid ved grensen av fordampningstemperaturen anordnes i For this purpose, one or more solutions can be used to influence the various factors that cause bending: a) Materials. The beam can be made of nickel steel whose expansion is half that of normal steel. b) Removal of heat by air circulation. Heat can be removed by circulation of air in and around the beam. c) Removal of heat at Caloduc. Closed tubes containing a fluid at the limit of the vaporization temperature are arranged in

kontakt med den nedre del av bjelken i den ene ende og det ytre av tanken i den andre ende. Varmen av den eksponerte del av bjelken fordamper væsken, gassen stiger contact with the lower part of the beam at one end and the outside of the tank at the other end. The heat of the exposed part of the beam vaporizes the liquid, the gas rises

i røret og kondenserer i den ytre del og avgir varme. in the pipe and condenses in the outer part and emits heat.

d) Temperaturbalansering. En termisk bro kan installeres mellom den nedre del av bjelken og den øvre del derav. Den d) Temperature balancing. A thermal bridge can be installed between the lower part of the beam and the upper part thereof. It

må være laget av et materiale som er en god termisk leder must be made of a material that is a good thermal conductor

som aluminium. such as aluminium.

e) Termisk skjerm. En reflekterende og/eller isolerende termisk skjerm som er installert rundt bjelken beskytter e) Thermal screen. A reflective and/or insulating thermal screen installed around the beam provides protection

denne fra leilighetsvis termisk stråling under utskifting av en anode. this from occasional thermal radiation during the replacement of an anode.

Oppfinnelsen overvinner i de forskjellige ovenfor beskrevne utførelsesformer et av de alvorligste hindere for konstruksjon av tanker med en kapasitet på over 300 kA, hvis økonomiske fordeler er meget attraktive. In the various embodiments described above, the invention overcomes one of the most serious obstacles to the construction of tanks with a capacity of more than 300 kA, the economic advantages of which are very attractive.

Claims

1. Support structure for electrolysis cells for very high energy for the production of aluminum using the Hall-Héroult process, where the cell is formed by a metal housing (1) which is thermally insulated and has an elongated, parallelepipedal shape, the support structure comprising at least one rigid beam arranged in the housing's longitudinal direction, resting on carriers, and in turn carrier of the anode frame structure (10) to which the current riser (29) from the preceding cell in the series is connected on the one hand and on the other hand anode rods (9), characterized in that each rigid beam (11) rests only on supports arranged between the ends, called intermediate trestles (IV), and that each anode frame structure (10) connected to each rigid beam includes means for electrical and mechanical connection or connectors (14) to the anode, completely attached to the anode frame structure to ensure contact and clamping of each anode rod after lateral engagement and positioning of each rod in the corresponding connector.

2. Construction according to claim 1, characterized in that each intermediate trestle (17) comprises a transverse support beam (19) which rests on at least two legs (18).

3. Construction according to claim 2, characterized in that the transverse support beam (19) as well as the legs (18) are made of square, rectangular or circular pipe profiles.

4. Construction according to claim 2, characterized in that the transverse support beam (19) as well as the legs (18) are fixed I-, T- or U-shaped profiles.

5. Construction according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the legs (18) of each intermediate trestle rest on the edge of the housing (1) by means of means which allow relative displacement of the carrier in relation to the housing (1).

6. Construction according to claim 5, characterized in that the means which allow relative displacement of the carrier in relation to the housing (1) are roller or sliding carriers.

7. Construction according to claim 5, characterized in that the means which allow relative displacement of the carrier in relation to the housing (1) is an articulated system which on the one hand comprises an articulated leg (18A), the joint on the edge (15) around a fixed axis, and on the other hand a mobile leg formed by a swing arm or the like (18B) which is rotatable at one end on the edge of the housing and at the other end around an axis common to the end of the transverse support beam (19).

8. Construction according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the support for the legs (18) of each intermediate trestle is formed on the outside of the housing (1) on special elements.

9. Construction according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the rigid beams (11) which are longitudinal are fixed in profiles.

10 . Construction according to any one of claims 1 to 8, characterized in that each longitudinal rigid beam (11) is formed by two fixed or tubular profiles (11A, 11B) with quadratic, rectangular or circular cross-section, held parallel by spacers or support legs ( 11C) of fixed or tubular profile with square, rectangular or circular cross-section.

11. Construction according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the rigid longitudinal beams (11) are non-continuous and are formed of at least two parts, each of which rests on at least two intermediate supports (17).

12. Construction according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the input parts (29) from the upstream tank as well as flexible foils (30) which ensure connection between these input parts (29) and the anode frame structure (10) are arranged in a vertical plane P vertically on the main axis AA' of the tank through each intermediate trestle.

13. Construction according to claim 1, characterized in that the anode connector (14) which is completely attached to the anode frame structure (10) in particular consists of a metal chassis (16), attached to the anode frame structure, to the inside of which clamping means (26) for the anode rods are attached.

14 . Construction according to claim 13, characterized in that the chassis (16) which is attached to the anode frame structure by rigid fasteners (21) delimited by two parallel ones (16A, 16B) and their spacer (16C), comprises a lateral recess which, together with the anode frame structure, constitutes the housing ( 24) for the anode rod.

15. Construction according to claims 1 and 13, characterized in that the clamping means (26) consist of two arms (22), rotatable on a common axis (20) attached to the spacers (16C) in the chassis, whose heads are on the side of the fixed axis (20) is equipped with fastening parts or angle pieces (22C, 22D) which are brought into contact with the anode rod (9) when the two arms are separated.

16. Construction according to claim 15, characterized in that the separation of the arms (22) is controlled at their free end (22A, 22B) by means of two nuts (22A, 22B) and by means of a screw (23) consisting of two parts with opposite threads .

17. Construction according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the transverse support beam (19) for each intermediate trestle comprises at least one protection device against thermal radiation from the electrolysis bath.